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<title>详解 Go 团队不建议用的 unsafe.Pointer - 花落雨忧</title>

<meta property="og:title" content="详解 Go 团队不建议用的 unsafe.Pointer - 花落雨忧">



    



    
    <meta property="description" content="大家好，我是煎鱼。
大家在学习 Go 的时候，肯定都学过 “Go 的指针是不支持指针运算和转换” 这个知识点。为什么呢？
首先，Go 是一门静态语言，所有的变量都必须为标量类型。不同的类型不能够进行赋值、计算等跨类型的操作。
那么指针也对应着相对的类型，也在 Compile 的静态类型检查的范围内。同时静态语言，也称为强类型。也就是一旦定义了，就不能再改变它。
[&amp;hellip;] func &amp;hellip;">
    <meta property="og:description" content="大家好，我是煎鱼。
大家在学习 Go 的时候，肯定都学过 “Go 的指针是不支持指针运算和转换” 这个知识点。为什么呢？
首先，Go 是一门静态语言，所有的变量都必须为标量类型。不同的类型不能够进行赋值、计算等跨类型的操作。
那么指针也对应着相对的类型，也在 Compile 的静态类型检查的范围内。同时静态语言，也称为强类型。也就是一旦定义了，就不能再改变它。
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                                        <h2 class="post-title">
                                            <a href="/posts/posts/go/unsafe-pointer/">详解 Go 团队不建议用的 unsafe.Pointer</a>
                                        </h2>
                                        
                                        <div class="post-byline">Published on
                                            <a class="date" href="javascript:;">2021/12/31</a>
                                            
                                            
                                            
                                            
                                            
                                        
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                                    <div class="post-content">
                                        <p>大家好，我是煎鱼。</p>
<p>大家在学习 Go 的时候，肯定都学过 “Go 的指针是不支持指针运算和转换” 这个知识点。为什么呢？</p>
<p>首先，Go 是一门静态语言，所有的变量都必须为标量类型。不同的类型不能够进行赋值、计算等跨类型的操作。</p>
<p>那么指针也对应着相对的类型，也在 Compile 的静态类型检查的范围内。同时静态语言，也称为强类型。也就是一旦定义了，就不能再改变它。</p>
<h2 id="错误的示例">错误的示例</h2>
<pre tabindex="0"><code>func main(){
 num := 5
 numPointer := &amp;num

 flnum := (*float32)(numPointer)
 fmt.Println(flnum)
}
</code></pre><p>输出结果：</p>
<pre tabindex="0"><code># command-line-arguments
...: cannot convert numPointer (type *int) to type *float32
</code></pre><p>在示例中，我们创建了一个 <code>num</code> 变量，值为 5，类型为 <code>int</code>，准备干一番大事。</p>
<p>接下来我们取了其对于的指针地址后，试图强制转换为 <code>*float32</code>，结果失败&hellip;</p>
<h2 id="万能的破壁-unsafe">万能的破壁 unsafe</h2>
<p>针对刚刚的 “错误示例”，我们可以采用今天的男主角 <code>unsafe</code> 标准库来解决。它是一个神奇的包，在官方的诠释中，有如下概述：</p>
<ul>
<li>
<p>围绕 Go 程序内存安全及类型的操作。</p>
</li>
<li>
<p>很可能会是不可移植的。</p>
</li>
<li>
<p>不受 Go 1 兼容性指南的保护。</p>
</li>
</ul>
<p>简单来讲就是，不怎么推荐你使用，因为它是 unsafe（不安全的）。</p>
<p>但是在特殊的场景下，使用了它，可以打破 Go 的类型和内存安全机制，让你获得眼前一亮的惊喜效果。</p>
<h3 id="unsafepointer">unsafe.Pointer</h3>
<p>为了解决这个问题，需要用到 <code>unsafe.Pointer</code>。它表示任意类型且可寻址的指针值，可以在不同的指针类型之间进行转换（类似 C 语言的 void * 的用途）。</p>
<p>其包含四种核心操作：</p>
<ul>
<li>
<p>任何类型的指针值都可以转换为 Pointer。</p>
</li>
<li>
<p>Pointer 可以转换为任何类型的指针值。</p>
</li>
<li>
<p>uintptr 可以转换为 Pointer。</p>
</li>
<li>
<p>Pointer 可以转换为 uintptr。</p>
</li>
</ul>
<p>在这一部分，重点看第一点、第二点。你再想想怎么修改 “错误的例子” 让它运行起来？</p>
<p>修改如下：</p>
<pre tabindex="0"><code>func main(){
 num := 5
 numPointer := &amp;num

 flnum := (*float32)(unsafe.Pointer(numPointer))
 fmt.Println(flnum)
}
</code></pre><p>输出结果：</p>
<pre tabindex="0"><code>0xc4200140b0
</code></pre><p>在上述代码中，我们小加改动。通过 <code>unsafe.Pointer</code> 的特性对该指针变量进行了修改，就可以完成任意类型（*T）的指针转换。</p>
<p>需要注意的是，这时还无法对变量进行操作或访问，因为不知道该指针地址指向的东西具体是什么类型。不知道是什么类型，又如何进行解析呢？</p>
<p>无法解析也就自然无法对其变更了。</p>
<h3 id="unsafeoffsetof">unsafe.Offsetof</h3>
<p>在上小节中，我们对普通的指针变量进行了修改。那么它是否能做更复杂一点的事呢？</p>
<pre tabindex="0"><code>type Num struct{
 i string
 j int64
}

func main(){
 n := Num{i: &#34;EDDYCJY&#34;, j: 1}
 nPointer := unsafe.Pointer(&amp;n)

 niPointer := (*string)(unsafe.Pointer(nPointer))
 *niPointer = &#34;煎鱼&#34;

 njPointer := (*int64)(unsafe.Pointer(uintptr(nPointer) + unsafe.Offsetof(n.j)))
 *njPointer = 2

 fmt.Printf(&#34;n.i: %s, n.j: %d&#34;, n.i, n.j)
}
</code></pre><p>输出结果：</p>
<pre tabindex="0"><code>n.i: 煎鱼, n.j: 2
</code></pre><p>在剖析这段代码做了什么事之前，我们需要了解结构体的一些基本概念：</p>
<ul>
<li>
<p>结构体的成员变量在内存存储上是一段连续的内存。</p>
</li>
<li>
<p>结构体的初始地址就是第一个成员变量的内存地址。</p>
</li>
<li>
<p>基于结构体的成员地址去计算偏移量。就能够得出其他成员变量的内存地址。</p>
</li>
</ul>
<p>再回来看看上述代码，得出执行流程：</p>
<ul>
<li>
<p>修改 <code>n.i</code> 值：<code>i</code> 为第一个成员变量。因此不需要进行偏移量计算，直接取出指针后转换为 <code>Pointer</code>，再强制转换为字符串类型的指针值即可。</p>
</li>
<li>
<p>修改 <code>n.j</code> 值：<code>j</code> 为第二个成员变量。需要进行偏移量计算，才可以对其内存地址进行修改。在进行了偏移运算后，当前地址已经指向第二个成员变量。接着重复转换赋值即可。</p>
</li>
</ul>
<h3 id="细节分析">细节分析</h3>
<p>需要注意的是，这里使用了如下方法（来完成偏移计算的目标）：</p>
<p>1、uintptr：<code>uintptr</code> 是 Go 的内置类型。返回无符号整数，可存储一个完整的地址。后续常用于指针运算</p>
<pre tabindex="0"><code>type uintptr uintptr
</code></pre><p>2、unsafe.Offsetof：返回成员变量 x 在结构体当中的偏移量。更具体的讲，就是返回结构体初始位置到 x 之间的字节数。需要注意的是入参 <code>ArbitraryType</code> 表示任意类型，并非定义的 <code>int</code>。它实际作用是一个占位符</p>
<pre tabindex="0"><code>func Offsetof(x ArbitraryType) uintptr
</code></pre><p>在这一部分，其实就是巧用了 <code>Pointer</code> 的第三、第四点特性。这时候就已经可以对变量进行操作了。</p>
<h3 id="糟糕的例子">糟糕的例子</h3>
<pre tabindex="0"><code>func main(){
 n := Num{i: &#34;EDDYCJY&#34;, j: 1}
 nPointer := unsafe.Pointer(&amp;n)
 ...

 ptr := uintptr(nPointer)
 njPointer := (*int64)(unsafe.Pointer(ptr + unsafe.Offsetof(n.j)))
 ...
}
</code></pre><p>这里存在一个问题，<code>uintptr</code> 类型是不能存储在临时变量中的。因为从 GC 的角度来看，<code>uintptr</code> 类型的临时变量只是一个无符号整数，并不知道它是一个指针地址。</p>
<p>因此当满足一定条件后，<code>ptr</code> 这个临时变量是可能被垃圾回收掉的，那么接下来的内存操作，岂不成迷？</p>
<h2 id="鼓励">鼓励</h2>
<p>若有任何疑问欢迎评论区反馈和交流，<strong>最好的关系是互相成就</strong>，各位的<strong>点赞</strong>就是<a href="https://github.com/eddycjy">煎鱼</a>创作的最大动力，感谢支持。</p>
<blockquote>
<p>文章持续更新，可以微信搜【脑子进煎鱼了】阅读，本文 <strong>GitHub</strong> <a href="https://github.com/eddycjy/blog">github.com/eddycjy/blog</a> 已收录，学习 Go 语言可以看 <a href="https://github.com/eddycjy/go-developer-roadmap">Go 学习地图和路线</a>，欢迎 Star 催更。</p>
</blockquote>
<h2 id="总结">总结</h2>
<p>简洁回顾两个知识点，如下：</p>
<ul>
<li>
<p>第一是 <code>unsafe.Pointer</code> 可以让你的变量在不同的指针类型转来转去，也就是表示为任意可寻址的指针类型。</p>
</li>
<li>
<p>第二是 <code>uintptr</code> 常用于与 <code>unsafe.Pointer</code> 打配合，用于做指针运算，巧妙地很。</p>
</li>
</ul>


                                        
                                        
                                        
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                <div id="profile_intro">
                    <p><span class="name">Lican</span></p>
                    <p class="intro">全栈开发者，爱好造轮子。</p>
                </div>
            </div>
            
            <p>
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        <h2 class="widget-title">开源项目</h2>
        <div class="textwidget">
            <div id="projects" style="line-height: 22px;">
                
                <a href="https://github.com/idoubi/gonews"
                    target="_blank">gonews</a>: &nbsp;Daily news for golang<br>
                
                <a href="https://github.com/idoubi/sql2struct"
                    target="_blank">sql2struct</a>: &nbsp;Generate go struct according to SQL<br>
                
                <a href="https://github.com/idoubi/goz"
                    target="_blank">goz</a>: &nbsp;Request library used in golang<br>
                
        </div>
    </section>
    
    

    
    
    
    
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